The Effect of Model Dimension on Predicted Deformation and Safety Factor: The Example of Foundation Excavation with Shoring System


Creative Commons License

Kuşku İ.

MuhJeo2021: Ulusal Mühendislik Jeolojisi ve Jeoteknik Sempozyumu, İstanbul, Turkey, 21 - 23 October 2021, vol.1, no.1, pp.559-566

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Volume: 1
  • City: İstanbul
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.559-566

Abstract

The support systems designed to deep excavations are faced with the risks that are rotation, slipping, swelling of the foundation base and total collapse. During the project design phase, the assessment of these risks, which are described as stability conditions, and the determination of the safety conditions also reveal the success of the project. Recently, numerical analysis techniques, which can model the stress-strain behavior and soil structure interaction of the geological environment, are widely used with the help of computer software. At the same time, the stability conditions of the support systems can be assessment by using the results of these analyses. However, in the assessments, in addition to the geotechnical parameters, the correct selection of the analysis model dimensions appears as one of the important basic criteria. Especially, in the control of external stability, causing negative results if the model size in the direction of the excavation top level is selected smaller than necessary, and the effective stress cannot be modeled properly. In the study, in order to underline importance of the control of external stability in the design of the support system, a foundation excavation and support system were investigated. Simultaneously with the excavation reaching the foundation level, have occurred tension cracks up to 75 m distance from the excavation area, and displacements in the structures and the roads. In this study, a geotechnical model was created by evaluating the geotechnical studies conducted before and after the mass movement. With the selection of the appropriate model size, the predictability of the case that resulted in the collapse was demonstrated. For deep excavations in dense building areas, it was determined that the analysis model size behind the shoring should be selected at least 5 times the depth of the excavation in the calculations made with the finite element method. 

Derin kazıların oluşturulması amacıyla projelendirilen destek sistemleri, dönme, kayma, temel tabanı kabarması ve toptan göçme riskleriyle karşı karşıyadır. Projelendirme aşamasında, stabilite şartları olarak nitelendirilen, bu risklerin değerlendirilmesi ve güvenlik koşullarının ortaya konulması, aynı zamanda proje başarısını da ortaya koymaktadır. Günümüzde, jeolojik ortamın gerilme şekil değiştirme davranışı ve zemin yapı etkileşimini modelleyebilen sayısal analiz teknikleri, bilgisayar yazılımlarının da yardımıyla, yaygın olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda bu analizlerin sonuçları kullanılarak, destek sistemlerinin stabilite şartları da değerlendirilebilmektedir. Ancak, yapılan değerlendirmelerde, jeoteknik parametrelerin yanında, oluşturulan analiz modeli boyutlarının da doğru seçimi önemli temel kriterlerden biri olarak karşımıza çıkmaktadır. Özellikle, toptan göçme kontrolünde, kazı üst kotu yönündeki model boyutlarının gereğinden kısa seçilmesi, etkin gerilmenin gerektiği şekilde modellenememesi nedeniyle, olumsuz sonuçlara neden olmaktadır. Çalışmada, destek sistemi projelendirilmesinde, toptan göçme kontrolünün öneminin ortaya konulması amacıyla, bir temel kazısı ele alınmıştır. Kazının temel seviyesine ulaşmasıyla eş zamanlı olarak, çevre yollarda, kazı alanına uzaklığı 75 m’ye varan gerilme çatlakları ve yapılarda deplasmanlar meydana gelmiştir. Bu çalışmada, kitle hareketi öncesi ile sonrasında yapılan jeoteknik çalışmalar değerlendirilerek jeoteknik model oluşturulmuştur. Uygun model boyutunun seçimiyle, toptan göçme olayıyla sonuçlanan örnek vakanın öngörülebilirliği ortaya konulmuştur. Yoğun yapılaşma alanlarındaki derin kazılar için, sonlu elemanlar yöntemiyle yapılan hesaplamalarda, iksa gerisindeki analiz modeli boyutunun, kazı derinliğinin en az 5 katı seçilmesi gerektiği belirlenmiştir.